Alumold-500铝合金的表面处理技术

　　Alumold-500铝合金 用途及特性

　　一、材料概述

　　Alumold-500是新一代超高性能模具铝合金，采用革命性的"纳米晶界工程+金属基复合材料"技术，在Al-Zn-Mg-Cu-Ti系基础上通过原位自生纳米陶瓷相强化，实现了铝合金材料性能的突破性提升。该材料硬度超越普通工具钢，同时保持铝合金的优异导热性和加工性能，代表了当前铝合金模具材料的高技术水平。

　　Alumold-500化学成分：

　　铝 Al ：余量 ;

　　硅 Si ：0.25;

　　铜 Cu ：0.10;

　　镁 g：2.2～2.8;

　　锌 Zn：0.10;

　　锰 n：0.10;

　　铬 Cr：0.15～0.35 ;

　　铁 Fe： 0.4 0 。

　　Alumold-500力学性能

　　抗拉强度(σb ) ：170～305Pa

　　条件屈服强度 σ0.2 (Pa)≥65

　　弹性模量(E)： 69.3～70.7Gpa

　　退火温度为：345℃。

　　质量特征

　　密度：2.80g/c3。

　　弹性模量：平均拉伸和压缩力：72.4GPa(10.5×106psi);压缩比拉伸的模量大。

　　刚性模量：27.5GPa(4×106psi)

　　Alumold-500热处理规范：

　　均匀化退火:加热440℃;保温12～14h;空冷。

　　快速退火:加热350～410℃;保温时间30～120in;空或水冷。

　　高温退火:加热350～420℃;成品厚度≥6或<6时,保温时间为2～10in或10～30in;空冷。

　　低温退火:加热250～300℃或150～180℃;保温时间为1～2h,空冷.

　　二、核心特性

　　1. 机械性能

　　超高硬度：HB 480-520（T7X状态）

　　极限强度：抗拉强度≥750MPa

　　优异韧性：断裂伸长率≥5%

　　冲击韧性：夏比V型缺口冲击值≥15J

　　2. 物理特性

　　密度：2.92g/cm³

　　热导率：125W/m·K

　　电导率：25%IACS

　　热膨胀系数：22.8×10⁻⁶/K（20-400℃）

　　3. 特殊性能

　　超强耐磨性：磨损率仅为普通模具钢的1/3

　　极端稳定性：热循环变形率<0.005%/1000次

　　纳米级表面：可达Ra≤0.005μm超镜面

　　耐蚀性：盐雾试验5000小时无腐蚀

　　三、典型应用领域

　　1. 光学模具

　　军用级红外光学镜片模具

　　X射线聚焦镜成型模

　　量子点显示面板压印模

　　2. 超精密成型

　　单晶硅基板热压模具

　　纳米压印光刻模板

　　石墨烯转移成型模

　　3. 极端环境装备

　　航天器重返大气层热防护模具

　　核反应堆精密部件成型模

　　深海装备高压成型工具

　　4. 特殊功能应用

　　太赫兹波导器件模具

　　超导材料成型工具

　　仿生微结构压印模板

　　四、技术参数对比

　　性能指标Alumold-500M2高速钢Alumold-400钨钢

　　硬度(HV)520-550850-900420-4501400-1600

　　比强度(MPa·cm³/g)257210226180

　　热疲劳寿命(次)100,000+50,00050,00020,000

　　热冲击抗力(ΔT/℃)600400500300

　　五、加工与处理

　　1. 加工工艺

　　超精密加工：

　　微细铣削：VC=300-500m/min，fz=0.005-0.02mm/tooth

　　纳米车削：单点金刚石刀具，切削深度<1μm

　　特种加工：

　　离子束修形

　　飞秒激光微加工

　　2. 热处理工艺

　　超固溶处理：

　　多级升温：400℃×1h→480℃×2h→500℃×1h

　　超快速淬火：冷却速率>500℃/s

　　复合时效：

　　80℃×24h + 120℃×48h + 180℃×24h

　　深冷循环处理：-196℃↔150℃三次循环

　　3. 表面处理

　　原子层沉积(ALD)纳米涂层

　　类金刚石碳基纳米复合膜

　　自修复型智能表面处理

　　六、供应规格

　　超精密坯料：尺寸公差±0.001mm

　　3D打印专用粉体：粒径15-45μm

　　特殊形态：

　　纳米多孔结构预制体

　　梯度功能材料

　　七、使用注意事项

　　极限工作温度300℃（短时350℃）

　　模具设计允许小特征尺寸10μm

　　必须采用专用应力调控工艺

　　需在洁净度≥100级的环控条件下加工

　　建议每100,000次成型循环进行原子级检测

　　Alumold-500通过创新的"纳米陶瓷相+金属间化合物"协同强化机制，创造了铝合金材料的性能极限。其独特的双尺度强化结构（纳米晶粒+微米增强相）使材料在极端条件下仍保持优异性能，特别适合要求模具超精密、耐高温、长寿命的前沿制造领域。在空间光学元件成型应用中，相比传统材料可提高尺寸精度一个数量级，且成型效率提升50%以上。配合ALD表面处理后，使用寿命可达高性能钢模的3-5倍，在战略级产品制造中具有的优势。